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这种材料可能有助于使火星适合居住

  • 科学
  • 2019-08-15 11:35:10

根据美国宇航局和哈佛研究人员的一项研究,火星区域可以用一种材料 - 二氧化硅气凝胶 - 可以模仿地球的大气温室效应。人们一直梦想着重塑火星气候,使其适合人类居住。卡尔萨根是第一个提出地形的科幻小说之外的人。

在1971年的一篇论文中,萨根认为,对北极冰盖进行蒸发将产生地球上的大气层,通过温室效应产生更高的全球温度,以及液态水的可能性大大增加。

现在,来自美国哈佛大学和美国宇航局喷气推进实验室的研究人员已经证明,二至三厘米厚的二氧化硅气凝胶屏蔽可以传输足够的可见光用于光合作用,并阻挡有害的紫外线辐射。

根据发表在“自然天文学”杂志上的研究,这样做也会使温度永久地升高到水的熔点以上,而不需要任何内部热源。

哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)助理教授罗宾·华兹华斯说:“这种使火星适宜居住的区域方法比全球大气改造更容易实现。”

华兹华斯说:“与以前让火星适合居住的想法不同,这可以用我们已有的材料和技术系统地开发和测试。”美国宇航局喷气推进实验室的研究科学家Laura Kerber表示,“火星是地球以外太阳系中最适宜居住的行星”。“但它仍然是许多生活的敌对世界。一个用于创建小型居住岛屿的系统将使我们能够以可控且可扩展的方式改造火星,“Kerber说。

研究人员,包括英国爱丁堡大学的研究人员,都受到火星上已经出现的现象的启发。与地球上由冰冻水制成的极地冰帽不同,火星上的极地冰帽是水冰和冷冻二氧化碳的组合。与其气态形式一样,冷冻的二氧化碳可以在捕获热量的同时穿透阳光。

在夏季,这种固态温室效应会在冰下产生一些变暖。华兹华斯说:“我们开始考虑这种固态温室效应,以及如何在未来的火星上创造可居住的环境。”“我们开始考虑什么样的材料可以最大限度地降低导热性,但仍能传输尽可能多的光,”他说。

研究人员开始使用二氧化硅气凝胶,这是有史以来最绝缘的材料之一。二氧化硅气凝胶具有97%的多孔性,这意味着光线穿过材料,但是二氧化硅红外辐射的互连纳米层会大大减缓热传导。

这些气凝胶目前用于多种工程应用,包括美国宇航局的火星探测流浪者。“二氧化硅气凝胶是一种很有前景的材料,因为它的效果是被动的。它不需要大量的能量或维护运动部件来长时间保持区域温暖,“Kerber说。

利用模拟火星表面的模拟和实验,研究人员证明,这种材料的薄层将火星中纬度的平均温度提高到类似地球的温度。

“分布在一个足够大的区域,你不需要任何其他技术或物理,你只需要在表面上有一层这样的东西,你就会有永久的液态水,”华兹华斯说。这种材料可用于在火星上建造居住圆顶甚至是独立的生物圈。接下来,该团队的目标是测试地球上类似火星气候的物质,例如南极洲或智利的干燥山谷。

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